JP5201730B2 - Fz法シリコン単結晶の製造方法 - Google Patents
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Description
天然石英坩堝を用いて、ノンドープでCZ法によるシリコン結晶を製造した。このとき、結晶の直径は131mm、直胴の長さは1500mmであった。別のバッチで引き上げた結晶の抵抗率は、図6に示すように頭部側(種結晶に接続する側)が3500〜5200Ωcm、尾部側が1250〜1290ΩcmのP型のシリコン単結晶となっていた。また酸素濃度は14〜21ppmaの範囲で変化していた。この結晶を外周研削し、先端にテーパ形状を形成することで、FZ法の原料棒として加工した。このときテーパは尾部側に形成されており、この原料棒を2.5mm/minで、誘導加熱コイル側に下降させ、溶融帯を形成させて誘導加熱コイルの下方でシリコン単結晶を晶出(以下、ゾーニングと称す)することで、直径155mm、直胴長さ830mmのシリコン単結晶を製造した。
合成石英坩堝を用いて、ノンドープでCZ法によるシリコン結晶を製造した。このときの結晶の直径は131mm、直胴の長さは1500mmであった。別のバッチで引き上げた結晶の抵抗率は、図6に示すように頭部側が8300〜91000Ωcm、尾部側が3180〜3520ΩcmのP型のシリコン単結晶となっていた。また酸素濃度は16〜21ppmaの範囲で変化していた。この結晶を外周研削し、先端にテーパ形状を形成して、FZ法の原料棒として加工した。このとき、テーパは尾部側に形成されており、この原料棒を成長速度2.5mm/minでゾーニングすることで直径155mm、直胴の長さ830mmのシリコン単結晶を製造した。
天然石英坩堝を用いて、極微量のP(リン)をドープしたCZ法によるシリコン結晶を製造した。このとき、結晶の直径は131mm、直胴の長さは1500mmであった。この結晶の頭部及び尾部からサンプルを切り出し、650℃の温度下で30分の熱処理を加えることで酸素ドナー消去を行った後に、4端子法で抵抗率を測定した。その結果、頭部側が12800ΩcmでP型、尾部側が152000Ωcmで導電型不定であった。これは尾部側で偏析により濃度が増大した不純物と坩堝から溶出してくるボロンなどが同時に取り込まれてキャリア補償したことによるものと考えられる。この結晶を外周研削し、先端にテーパ形状を作ることで、FZ法の原料棒として加工した。このときテーパは尾部側に形成されており、この原料棒を成長速度2.5mm/minでゾーニングすることで、直径155mm、直胴の長さ800mmのシリコン単結晶を製造した。
直径130mm、長さ1600mmの多結晶シリコンをFZ法の原料棒とし、ゾーニングすることで、直径155mm、直胴の長さ850mmのシリコン単結晶を製造した。このとき、上述同様に目標抵抗率を100Ωcmとして3.0ppmのホスフィンを一定流量(41cc/min)に調整してキャリアガス(Ar)とともに溶融帯に吹き付けた。これにより得られたシリコン単結晶の、直胴部分の長手方向の抵抗率分布は、全域で99.5〜101.8Ωcmとなり、非常に均一性の良好なものであった。また、同時に酸素濃度を計測したところ0.1ppma以下であった。すなわち、上記3つの実施例は、比較例1より若干酸素濃度が高くなること以外は、比較例1と同等の結果となった。
天然石英坩堝を用いて、結晶頭部で500ΩcmとなるようにP(リン)をドープしたCZ法によるシリコン結晶を2本製造した。結晶の直径は131mm、直胴の長さは1500mmであった。この結晶の頭部及び尾部からサンプルを切り出し、650℃の温度下で30分の熱処理を加えることで酸素ドナー消去を行った後に、4端子法で抵抗率を測定した。その結果、頭部側がそれぞれ524.1Ωcm、601.9ΩcmでN型、尾部側がそれぞれ、189.9Ωcmと419.6ΩcmでN型であった。頭部、尾部ともにばらつきが大きいが、これは製造中に揮発性のあるP(リン)が蒸発したため、あるいは石英坩堝から溶出したボロン等の不純物とのキャリア補償が原因と考えられる。この結晶を外周研削し、先端にテーパ形状を形成することで、FZ法の原料棒として加工した。このときテーパは尾部側に形成されており、この原料棒を2.5mm/minでゾーニングすることにより、直径155mm、直胴の長さ800mmのシリコン単結晶を2本製造した。
Claims (2)
- FZ法によるシリコン単結晶の製造方法であって、CZ法により形成されたP型のシリコン結晶を原料棒とし、N型の不純物をガスドープして、N型のシリコン単結晶を形成するものとし、
CZ法においてキャリア補償のためにN型の不純物をドープして前記原料棒を形成し、前記N型のシリコン単結晶の形成時に、前記ガスドープの流量を一定にし、前記N型のシリコン単結晶の直胴部の長手方向のN型の不純物の濃度を一定にすることを特徴とするシリコン単結晶の製造方法。 - CZ法においてドープするN型の不純物の濃度を、3.4×10 10 〜3.9×10 12 atoms/cm 3 とすることを特徴とする請求項1に記載のシリコン単結晶の製造方法。
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